一種gis設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下局部放電測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種GIS設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下局部放電測(cè)量裝置，所述裝置在GIS設(shè)備做現(xiàn)場(chǎng)沖擊耐壓的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行局部放電測(cè)量，用于檢測(cè)設(shè)備內(nèi)可能存在的絕緣缺陷，提高GIS設(shè)備安全運(yùn)行的可靠性。所述裝置包括，開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器，雙層屏蔽電纜，信號(hào)差分器，信號(hào)求和器，衰減器套件，濾波器套件，暫態(tài)電壓鉗制器，I/O數(shù)據(jù)采集卡和沖擊電壓下局部放電測(cè)量與分析軟件。本發(fā)明所公開(kāi)的適合現(xiàn)場(chǎng)GIS設(shè)備的局部放電測(cè)量裝置，不僅能準(zhǔn)確測(cè)得局部放電脈沖電流波形，而且能更為真實(shí)的得到存在絕緣缺陷設(shè)備的放電量，對(duì)于評(píng)估設(shè)備絕緣狀況具有重要意義。
【專利說(shuō)明】
—種613設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下局部放電測(cè)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及以3設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)絕緣缺陷檢測(cè)技術(shù)，特別涉及一種613設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下局部放電測(cè)量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)水平的提升，以及大規(guī)模電網(wǎng)建設(shè)對(duì)電力設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的要求，氣體絕緣金屬全封閉式開(kāi)關(guān)電器11161:81-61101086(1
逐步實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。但因613設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題(如材料缺陷和主附件裝配失誤)以及在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中產(chǎn)生的潛在缺陷(如部件松動(dòng)脫落、電極刮傷、錯(cuò)位及絕緣裂紋等)所導(dǎo)致的故障和事故呈逐年增多的趨勢(shì)。因此413設(shè)備在投入運(yùn)行之前，不但需要對(duì)其絕緣的整體狀況進(jìn)行評(píng)估，還希望對(duì)其是否存在局部的絕緣缺陷有所掌握。
[0003]局部放電不但是絕緣擊穿、閃絡(luò)的初期表現(xiàn)，還是發(fā)現(xiàn)局部缺陷和隱患、判斷絕緣可靠性及壽命評(píng)估的重要依據(jù)。目前對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行工頻耐壓的同時(shí)進(jìn)行局部放電測(cè)量的方法和技術(shù)已達(dá)到比較成熟的階段。隨著12060060-3標(biāo)準(zhǔn)(相應(yīng)的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)為⑶/丁16927.3)的頒布，使采用振蕩型沖擊電壓進(jìn)行以3設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)沖擊耐壓試驗(yàn)成為可能。如同工頻耐壓的同時(shí)進(jìn)行局部放電測(cè)量的方法那樣，在出廠或現(xiàn)場(chǎng)沖擊耐壓試驗(yàn)的同時(shí)進(jìn)行診斷性的局部放電檢測(cè)，不僅可以考察設(shè)備整體的絕緣強(qiáng)度，還可以對(duì)絕緣局部缺陷特別是高場(chǎng)強(qiáng)下才能激發(fā)的缺陷進(jìn)行暴露，盡早對(duì)絕緣缺陷的類型和規(guī)模予以評(píng)估，最終給出絕緣狀態(tài)全面合理的評(píng)價(jià)。
[0004]相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和國(guó)際大電網(wǎng)組織￠1--)的統(tǒng)計(jì)表明:交流耐壓試驗(yàn)和交流局部放電試驗(yàn)一般能夠暴露613設(shè)備中大多數(shù)缺陷，但對(duì)于電極刮傷、尖刺等存在電場(chǎng)異常的潛在絕緣缺陷，其檢測(cè)有效性有限。為了預(yù)防以3設(shè)備事故的發(fā)生，保證電力系統(tǒng)的安全，亟需更加可靠的手段來(lái)提高613設(shè)備絕緣診斷水平。研究表明，不同類型施加電壓的作用機(jī)制有較大差異，相比工頻電壓，沖擊電壓能夠有效限制局部放電電暈穩(wěn)定性，促進(jìn)放電的產(chǎn)生和發(fā)展。從診斷角度而言，在沖擊耐壓試驗(yàn)的同時(shí)進(jìn)行局部放電檢測(cè)，能夠更有效地發(fā)現(xiàn)613設(shè)備中電場(chǎng)異常等絕緣缺陷，從而更好地了解以3設(shè)備絕緣狀態(tài)。因此研究沖擊電壓下現(xiàn)場(chǎng)613設(shè)備局部放電的測(cè)量方法具有重要的工程意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種以3設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下局部放電測(cè)量裝置；
[0006]所述裝置包括開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器，雙層屏蔽電纜，信號(hào)求和器，信號(hào)差分器，衰減器套件，高通濾波器套件，脈沖放大器，暫態(tài)電壓鉗制器，1/0數(shù)據(jù)采集卡；所述開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器經(jīng)雙層屏蔽電纜與信號(hào)求和器或者信號(hào)差分器相連接；信號(hào)求和器或者信號(hào)差分器依次與衰減器套件、高通濾波器套件、脈沖放大器、暫態(tài)電壓鉗制器、1/0數(shù)據(jù)采集卡連接。
[0007]本發(fā)明專利的主要特點(diǎn)在于:
[0008]整個(gè)測(cè)量裝置是由開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器通過(guò)電磁感應(yīng)耦合得到局部放電脈沖電流，這種非電氣連接的方式不會(huì)造成測(cè)量裝置對(duì)電氣回路的影響。
[0009]由于現(xiàn)場(chǎng)GIS設(shè)備一般均是多點(diǎn)接地，在進(jìn)行沖擊電壓下局部放電測(cè)量時(shí)會(huì)存在脈沖電流從多個(gè)接地支路分流的情況，因此整個(gè)測(cè)量裝置采用多個(gè)羅氏線圈傳感器同時(shí)測(cè)量并求和的方式，可以獲得局部放電脈沖電流信號(hào)相對(duì)真實(shí)的幅值，這對(duì)于判斷設(shè)備內(nèi)是否存在絕緣缺陷或缺陷嚴(yán)重程度具有重要意義。
[0010]在同一處接地線上利用高通和低通羅氏線圈傳感器分別檢測(cè)局部放電脈沖電流信號(hào)，然后采用信號(hào)差分器對(duì)兩者作差分運(yùn)算，以濾除較低頻的位移電流成分；配合高通濾波器，其效果更好，滿足現(xiàn)場(chǎng)GIS局部放電的測(cè)量要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1、本發(fā)明所構(gòu)建的GIS設(shè)備沖擊電壓下局部放電信號(hào)求和測(cè)量裝置；其中
(1)-(5)表示開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器，(6)表示雙層屏蔽電纜，(7)表示信號(hào)求和器，(8)和
[12]衰減器套件，(9)表示高通濾波器套件，(10)表示脈沖放大器，(11)和(13)表示暫態(tài)電壓鉗制器，(14)表示I/O數(shù)據(jù)采集卡，(15)表示沖擊電壓下局部放電測(cè)量與分析軟件；
[0012]圖2、本發(fā)明所構(gòu)建的GIS設(shè)備沖擊電壓下局部放電信號(hào)差分測(cè)量裝置；⑴-⑶表示開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器，(4)表示雙層屏蔽電纜，(5)表示信號(hào)差分器，(6)和(10) (14)表示衰減器套件，(7)和(11)表示高通濾波器套件，(8)和(12)表示脈沖放大器，(9) (13)(15)表示暫態(tài)電壓鉗制器，(16)表示I/O數(shù)據(jù)采集卡，(17)表示沖擊電壓下局部放電測(cè)量與分析軟件。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步加以詳細(xì)說(shuō)明:
[0014]一種GIS設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下局部放電測(cè)量方法，該方法所需裝置包括開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器(圖1(1-5)，圖2(1-3))，雙層屏蔽電纜(圖1(6)，圖2(4))，信號(hào)求和器(圖1(7)),信號(hào)差分器(圖2 (5))，衰減器套件(圖1 (8，12)，圖2 (6，10，14))，高通濾波器套件(圖1(9)，圖2(7，11))，脈沖放大器(圖1(10)，圖2(8，12))，暫態(tài)電壓鉗制器(圖1(11，13)，圖2 (9，13，15))，I/O數(shù)據(jù)采集卡(圖1 (14)，圖2 (16))和沖擊電壓下局部放電測(cè)量與分析軟件(圖1(15)，圖2(17))。優(yōu)選的，所述開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器經(jīng)雙層屏蔽電纜與信號(hào)求和器或者信號(hào)差分器相連接；信號(hào)求和器或者信號(hào)差分器依次與衰減器套件、高通濾波器套件、脈沖放大器、暫態(tài)電壓鉗制器、I/O數(shù)據(jù)采集卡連接。
[0015]優(yōu)選的，所述開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器(圖1 (1-5)，圖2(1-3))通過(guò)電磁感應(yīng)耦合得到局部放電脈沖電流，并將局部放電脈沖電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
[0016]更為優(yōu)選的，所述羅氏線圈傳感器包括高通羅氏線圈傳感器和低通羅氏線圈傳感器。
[0017]優(yōu)選的，所述信號(hào)求和器用于將多個(gè)開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器的局部放電脈沖電流信號(hào)進(jìn)行疊加，以得到設(shè)備內(nèi)局部放電造成的總脈沖電流。
[0018]優(yōu)選的，由于設(shè)備位移電流的頻帶較局部放電相比要低得多，所述信號(hào)差分器(圖2(5))將高通羅氏線圈傳感器(圖2(1))信號(hào)和低通羅氏線圈傳感器(圖2(2))信號(hào)兩者相減，以去除接地線上流過(guò)的低頻位移電流分量，而保留高頻局部放電脈沖電流分量。此處，位移電流指沖擊電壓下流過(guò)GIS設(shè)備的容性電流。
[0019]更為優(yōu)選的，所述高通羅氏線圈傳感器(圖2(1))的頻率下限低于位移電流的頻帶，所述低通羅氏線圈傳感器(圖2(2))的頻率上限介于位移電流和局部放電脈沖電流頻帶之間。
[0020]優(yōu)選的，所述衰減器套件(圖1 (8，12)，圖 2(6，10，14))包括 3dB、6dB、10dB、20dB和30dB衰減器，根據(jù)試品上所施加沖擊電壓幅值大小的不同，選擇適合的衰減器將雙層屏蔽電纜(圖U6)，圖2(4))上傳輸?shù)碾妷盒盘?hào)幅值按相應(yīng)倍數(shù)衰減，以保證輸入信號(hào)幅值在I/O數(shù)據(jù)采集卡(圖1(14)，圖2(16))的量程范圍內(nèi)。
[0021]優(yōu)選的，所述高通濾波器套件(圖1(9)，圖2(7，11))可以濾除接地線上流過(guò)的位移電流成分，而保留幅值較小的高頻局部放電脈沖電流成分；
[0022]進(jìn)一步，所述高通濾波器套件的頻率下限應(yīng)略高于位移電流的頻率成分，而位移電流的頻率成分由所施加沖擊電壓決定。
[0023]優(yōu)選的，所述暫態(tài)電壓鉗制器(5)用作I/O數(shù)據(jù)采集卡(圖1 (14)，圖2(16))的過(guò)電壓保護(hù)器件；
[0024]進(jìn)一步的，所選暫態(tài)電壓鉗制器(圖1 (11，13)，圖2(9，13，15))的擊穿電壓和脈沖峰值功率由I/o數(shù)據(jù)采集卡(圖1 (14)，圖2(16))的電壓測(cè)量量程和最大輸入功率決定，即暫態(tài)電壓鉗制器(圖1 (11，13)，圖2(9，13，15))的擊穿電壓和脈沖峰值功率需分別小于I/O數(shù)據(jù)采集卡(圖1 (14)，圖2(16))的最大測(cè)量電壓和最大輸入功率。
[0025]優(yōu)選的，所述I/O數(shù)據(jù)采集卡(圖1(14)，圖2(16))用來(lái)將雙層屏蔽電纜(圖1 (6),圖2(4))傳輸?shù)臎_擊電壓和由局部放電產(chǎn)生的脈沖電流模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集，最后將數(shù)據(jù)輸入電腦由沖擊電壓下局部放電測(cè)量與分析軟件(圖1 (15)，圖2(17))作分析處理；
[0026]進(jìn)一步的，所述I/O數(shù)據(jù)采集卡(圖1(14)，圖2(16))的檢測(cè)帶寬應(yīng)大于所述開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器(圖1 (1-5)，圖2 (1-3))的帶寬，所述I/O數(shù)據(jù)采集卡(圖1 (14)，圖2(16))的采樣率應(yīng)大于其所采集局部放電脈沖電流信號(hào)帶寬的兩倍以上。
[0027]優(yōu)選的，附圖1為現(xiàn)場(chǎng)GIS設(shè)備沖擊電壓下局部放電信號(hào)求和測(cè)量裝置。由于現(xiàn)場(chǎng)GIS設(shè)備一般均是多點(diǎn)接地，在進(jìn)行沖擊電壓下局部放電測(cè)量時(shí)會(huì)存在脈沖電流從多個(gè)接地支路分流的情況，若只從單一支路檢測(cè)局部放電脈沖電流信號(hào)，其幅值并不能真實(shí)反映設(shè)備內(nèi)局部放電脈沖電流的大小，因此整個(gè)測(cè)量裝置采用多個(gè)羅氏線圈傳感器(圖1(1-5))同時(shí)在各個(gè)接地支路處檢測(cè)并利用信號(hào)求和器(圖1(7))加和的方式，可以獲得局部放電脈沖電流信號(hào)相對(duì)真實(shí)的幅值，這對(duì)于判斷設(shè)備內(nèi)是否存在絕緣缺陷或缺陷嚴(yán)重程度具有重要意義。
[0028]優(yōu)選的，附圖2為現(xiàn)場(chǎng)GIS設(shè)備沖擊電壓下局部放電信號(hào)差分測(cè)量裝置。其中，高通羅氏線圈傳感器(圖2(1))的下限截止頻率低于設(shè)備位移電流的頻帶，而低通羅氏線圈傳感器(圖2(2))的上限截止頻率介于位移電流頻帶和局部放電脈沖電流頻帶之間，利用信號(hào)差分器(圖2(5))將上述兩路信號(hào)相減即可濾去位移電流分量的主要部分；信號(hào)經(jīng)高通濾波器(圖2(7))后，其位移電流成分會(huì)被進(jìn)一步削減，這對(duì)于局部放電脈沖數(shù)和放電量的統(tǒng)計(jì)、局部放電脈沖電流信號(hào)的頻譜研究、局部放電脈沖電流信號(hào)的時(shí)頻分析等都具有重要意義。
[0029]以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明專利而并非限制本發(fā)明專利所描述的技術(shù)方案；因此盡管本說(shuō)明書參照上述的各個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明專利已進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明專利進(jìn)行修改或等同替換；而一切不脫離本發(fā)明專利的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明專利的權(quán)利要求范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種GIS設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下局部放電測(cè)量裝置，其特征在于:所述裝置包括開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器，雙層屏蔽電纜，信號(hào)求和器，信號(hào)差分器，衰減器套件，高通濾波器套件，脈沖放大器，暫態(tài)電壓鉗制器，I/O數(shù)據(jù)采集卡；所述開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器經(jīng)雙層屏蔽電纜與信號(hào)求和器或者信號(hào)差分器相連接；信號(hào)求和器或者信號(hào)差分器依次與衰減器套件、高通濾波器套件、脈沖放大器、暫態(tài)電壓鉗制器、I/O數(shù)據(jù)采集卡連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:優(yōu)選的，所述開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器包括高通羅氏線圈傳感器和低通羅氏線圈傳感器； 所述開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器通過(guò)電磁感應(yīng)耦合得到局部放電脈沖電流，并將局部放電脈沖電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述信號(hào)求和器用于將多個(gè)開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器的局部放電脈沖電流信號(hào)進(jìn)行疊加。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于:所述信號(hào)差分器將高通羅氏線圈傳感器的局部放電脈沖電流信號(hào)和低通羅氏線圈傳感器的局部放電脈沖電流信號(hào)進(jìn)行相減； 所述高通羅氏線圈傳感器的頻率下限應(yīng)低于位移電流的頻帶，所述低通羅氏線圈傳感器的頻率上限應(yīng)介于位移電流和局部放電脈沖電流頻帶之間； 所述位移電流指沖擊電壓下流過(guò)GIS設(shè)備的容性電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于:所述衰減器套件包括3dB、6dB、10dB、20dB和30dB衰減器，根據(jù)所施加的沖擊電壓幅值大小的不同，選擇不同的衰減器將雙層屏蔽電纜上傳輸?shù)碾妷盒盘?hào)幅值按相應(yīng)倍數(shù)衰減，以保證輸入到I/O數(shù)據(jù)采集卡的信號(hào)在其量程范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于:所述高通濾波器套件用于濾除GIS設(shè)備接地線上流過(guò)的位移電流成分，保留幅值較小的高頻局部放電脈沖電流成分； 所述高通濾波器套件的頻率下限的選擇由施加的沖擊電壓頻率決定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述暫態(tài)電壓鉗制器為I/O數(shù)據(jù)采集卡的過(guò)電壓保護(hù)器件； 所選暫態(tài)電壓鉗制器的擊穿電壓和脈沖峰值功率分別小于I/o數(shù)據(jù)采集卡的最大測(cè)量電壓和最大輸入功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于:所述I/O數(shù)據(jù)采集卡用于將雙層屏蔽電纜傳輸?shù)臎_擊電壓和由局部放電產(chǎn)生的脈沖電流模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集； 所述I/O數(shù)據(jù)采集卡的檢測(cè)帶寬大于所述開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器的帶寬，所述I/O數(shù)據(jù)采集卡的采樣率大于其所采集的局部放電脈沖電流信號(hào)帶寬的兩倍以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于:所述裝置還包括沖擊電壓下局部放電測(cè)量與分析軟件，所述分析軟件與I/o數(shù)據(jù)采集卡相連接，用于對(duì)I/O數(shù)據(jù)采集卡采集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于:所述開(kāi)環(huán)式羅氏線圈傳感器的數(shù)量為5個(gè)。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK104459494SQ201410787583
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】董明, 任明, 張崇興, 葉日新, 溫福新, 劉嘉林, 戴建卓 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)